建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .Iret :
F< #!83*% 使用工具箱：基本工具箱 4{1 .[##]o
v8L&F9
o 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 9+sOSz~
P
Pv(icf
l| 自由空间传输距离：10mm Nu% JI6&R
,B<Tt|' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ZdJer6:Z}
RL;>1Q,H 1) 脉冲传输 `*1059
G3G"SJ np 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ;%R+]&J Cq0S8O r 0
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： u+RdC;_ 2) 复数场 7v~\c%1V
=k(~PB^> 传输时间用 来表示 1jhGshhp
x _3Zd 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 VK)K#!O8
oV c
l ( 脉冲的载波频率为 Q3vWwP;t~
Qs *6 wF 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 32f lOi: NNQro)Lpe 3) 时间傅里叶变换 >Tm|}\qEb
FB 0y 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ?=]*r >a3 Q.Kr;64G 类似的定义同样适用于复数场 :K3nJ1G&
p5KM(N6f 4) 包络函数 3psCV=/ z
<Dr*^GX>? VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： V+()`>44 其对应的频域谱为： xwH+Q7 O&l
QrP$5H{[E 
m_TZY_;
'xdM>y#S 1) 构建脉冲光源 {9<2{$Og $FgpFxz;
pP m9v_G PS:高斯脉冲光谱窗口 *XmOWV2Y_
({cgak 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 3mIX9& /
TA}z3!-y* 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 2&W(@w T$
<%JRZYZ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Q r;es,f
#EpDIL STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) F6T@YS P
JlF0 L%Rc STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) `he{"0U~S
*HmL8c STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) [FKmZzEy
?S8cl 7 ;+ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Y"mD)\Bw?
a$MMp = p STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 & 50Kn[
C"/]X 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm j =)%~@
kNW&rg 
}Kq5!XJV9C
Y9m'RFZr 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Kg>+5~+E?q 
Y. yM 1 z PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 jo ifIp_
6) 点击
，进行光程分析 piO+K!C0n: Y }"|J ~ PS1：左图为相位vs频率图 p;) ;Vm+8
J1"u,H F*( PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ~ ?aq=T
1+o >#8D 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Y[;Pl$ PS1：时间偏移量为33.3656ps `4Z#/g
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 -(>x@];r0 r{kV*^\E PS:在中心位置处测量光场随波长变化 hE!3kaS
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 C4Q ^WU+$j
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 (@M=W.M#
+= MO6}5T PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ap\2={u^|
PS：电场振幅在时域中的分布 T~%5^+[h
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ?4q6>ipx
V/|Ln*rm PS:转换为真实的场 M!=v"C#
PS：将包络函数转换为真实场 S 'Q$N-Dy
11) 其它场测量工具 tF&%7(EU3
~MO'%'@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 s. KJ YP wH!]B-hn PS：在输出光场上划定线段
v (<~:]
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 \, JRNL&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 uGLVY %N
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 5cyl:1Ln
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QQ：2987619807
